DE202018006651U1

DE202018006651U1 - Sensor module, machine or tool element and machine tool

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Publication number: DE202018006651U1
Application number: DE202018006651.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: US20210114156A1; EP3727743A1; US11992910B2; WO2019122375A1

Abstract

Sensormodul für eine Werkzeugmaschine oder Bearbeitungseinheit, mit einer Sensorik (34) zur Erfassung von bei einer Bearbeitung eines Werkstücks (22) auftretenden System- oder Betriebszuständen und mit einer Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Messsignalen der Sensorik (34) an eine Auswerteeinheit (60), wobei das als bauliche Einheit ausgebildete Sensormodul (30) ausgelegt ist, in eine radiale Ausnehmung (26) einer Werkzeugaufnahme (1) oder eines Werkzeugkörpers eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder
eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie einer Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug oder
in eine Ausnehmung an einem mit einer derartigen Werkzeugaufnahme oder einem derartigen Werkzeugelement verstellbaren oder dieses tragenden Maschinenelement, wie beispielsweise einen Vorschubschlitten, eingesetzt zu werden
und mit einem Kanal (42) zur Durchführung von Kühlschmiermittel von der Schnittstelle zur Spannvorrichtung (20), wobei vorzugsweise die Sensorik (34) zumindest teilweise in einer Drehachse angeordnet ist und der Kanal (42) die Sensorik (34) umlaufend ausgeführt ist.

Sensor module for a machine tool or processing unit, with a sensor system (34) for detecting system or operating states occurring during processing of a workpiece (22) and with a data transmission device for transmitting measurement signals from the sensor system (34) to an evaluation unit (60), wherein the sensor module (30) designed as a structural unit is designed into a radial recess (26) of a tool holder (1) or a tool body of a turning or milling tool or
a tool used in forming technology, such as a roller, a deep-drawing tool or a punching tool, or
to be inserted into a recess on a machine element that can be adjusted with such a tool holder or such a tool element or that supports it, such as a feed slide, for example
and with a channel (42) for the passage of cooling lubricant from the interface to the clamping device (20), the sensor system (34) preferably being at least partially arranged in an axis of rotation and the channel (42) running around the sensor system (34).

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für eine Werkzeugmaschine, ein mit einem derartigen Sensormodul ausgeführtes Maschinen- oder Werkzeugelement und eine Werkzeugmaschine, die mit derartigen Maschinen- oder Werkzeugelementen ausgeführt ist.The invention relates to a sensor module for a machine tool, a machine or tool element designed with such a sensor module, and a machine tool designed with such machine or tool elements.

Unter dem Begriff „Maschinen- oder Werkzeugelement“ wird im Folgenden in allgemeiner Form ein Werkzeugkörper oder ein Werkzeug zur Zerspanung mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden und auch Walzen, Tiefziehwerkzeuge oder Stanzwerkzeuge der Umformtechnik. Werkzeugaufnahmen für derartige Werkzeugelemente sowie Führungs- und Tragelemente von Werkzeugmaschinen, wie Schlitten, verstanden, die derartige Werkzeugelemente tragen bzw. führen und die mit dem Werkzeugelement verstellt werden.In the following, the term “machine or tool element” is used in general terms to refer to a tool body or a tool for machining with geometrically defined and indefinite cutting edges, as well as rollers, deep-drawing tools or punching tools used in forming technology. Tool holders for such tool elements as well as guide and support elements of machine tools, such as slides, understood that carry or guide such tool elements and that are adjusted with the tool element.

Eine gattungsgemäße Werkzeugaufnahme ist beispielsweise in den Druckschriften WO 2017/068158 A1 und DE 10 2006 030 834 A1 beschrieben. Die dort offenbarten Werkzeugaufnahmen haben eine mechanische Schnittstelle, beispielsweise einen Hohlschaftkegel (HSK), der in an sich bekannter Weise in eine Werkzeugmaschine eingesetzt wird. Werkzeugseitig ist die Werkzeugaufnahme mit einer Spannvorrichtung ausgeführt, in die ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Fräser, ein Bohrer oder dergleichen eingesetzt werden kann. Zur Erfassung von während der Bearbeitung auftretenden Zuständen, wie beispielsweise eine die Werkzeugaufnahme beaufschlagende Kraft, Beschleunigungen (Schwingungen) der Werkzeugaufnahme und die Temperatur, beispielsweise des Kühlschmiermittels, oder des Werkzeuges, können eingeschwungene Instabilitätszustände erfasst und dann entsprechend durch eine Adaptierung der Bearbeitungsparameter, wie beispielsweise Vorschub, Drehzahl korrigiert werden. Auf diese Weise lässt sich ein übermäßiger Krafteintrag am Werkzeug oder aber während der Bearbeitung auftretende Vibrationen minimieren. Der Nachteil der bestehenden Lösungen ist, dass die Sensoren in einer aufgelösten Bauweise spezifisch je nach Sensorart und Werkzeughalter in unterschiedliche Kanäle/Taschen der Werkzeugaufnahme - auch Werkzeughalter genannt - eingesetzt werden. So ist bei der in der WO 2017/068158 A1 ein Hohlschaftkegel mit einer Sonderbauform erforderlich, in dem entsprechende Hohlräume/Kanäle zur Aufnahme der Sensorik vorgesehen sein müssen. Eine derartige Bauweise erfordert einen erheblichen vorrichtungstechnischen und fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung der Werkzeugaufnahme. Außerdem muss die Werkzeugaufnahme gegebenenfalls adaptiert werden. Ein weiterer Nachteil liegt in der anwendungsspezifisch gestalteten Ausführung der Messtechnik und Sensorik - und damit für die Erfassung physikalischer Größen, welche stets eine ganz spezifisch ausgeführte Lösung für die jeweilige Anwendung in der Werkzeugaufnahme darstellt. Als weiteres Charakteristikum bzw. nachteiliger Gestaltung ist gemein, dass alle Lösungen von einem erfassten eingeschwungenen Zustand physikalischer Größen ausgehen.A generic tool holder is for example in the publications WO 2017/068158 A1 and DE 10 2006 030 834 A1 described. The tool holders disclosed there have a mechanical interface, for example a hollow shank taper (HSK), which is used in a machine tool in a manner known per se. On the tool side, the tool holder is designed with a clamping device into which a machining tool, for example a milling cutter, a drill or the like, can be inserted. In order to record states that occur during machining, such as a force acting on the tool holder, accelerations (vibrations) of the tool holder and the temperature, e.g. of the cooling lubricant or the tool, steady-state instability states can be recorded and then correspondingly by adapting the machining parameters, such as Feed and speed can be corrected. In this way, excessive force applied to the tool or vibrations occurring during machining can be minimized. The disadvantage of the existing solutions is that the sensors in a detached design are specifically used in different channels / pockets of the tool holder - also called tool holders - depending on the type of sensor and tool holder. So is the case with the WO 2017/068158 A1 a hollow shaft cone with a special design is required, in which corresponding cavities / channels must be provided to accommodate the sensors. Such a construction requires a considerable outlay in terms of device technology and manufacturing technology for the manufacture of the tool holder. In addition, the tool holder may have to be adapted. Another disadvantage lies in the application-specific design of the measurement technology and sensors - and thus for the acquisition of physical quantities, which always represents a very specific solution for the respective application in the tool holder. Another characteristic or disadvantageous design is that all solutions are based on a recorded steady state of physical quantities.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sensorik und/oder die Werkzeug- und Maschinenelemente einer Werkzeugmaschine derart weiter zu bilden, dass Systemzustände mit geringem vorrichtungstechischen und regelungstechnischen Aufwand erfassbar sind.In contrast, the invention is based on the object of developing the sensor system and / or the tool and machine elements of a machine tool in such a way that system states can be recorded with little effort in terms of devices and controls.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensormodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Werkzeug- oder Maschinenelement gemäß dem nebengeordneten Anspruch 3, das mit einem derartigen Sensormodul ausgeführt ist, gelöst.This object is achieved by a sensor module with the features of claim 1 and by a tool or machine element according to the independent claim 3, which is designed with such a sensor module.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Demgemäß wird durch die Erfindung eine nicht ortsfeste und insbesondere modulare messtechnische Lösung geschaffen, welche insbesondere in Werkzeugelementen (z.B. Schleifscheibenkörpern, Kegelaufnahmen von Zerspanungswerkzeugen, Stanzwerkzeugen) oder Vorrichtungen oder in eine mit einer Werkzeugaufnahme versehene Werkzeugmaschineintegriert sind, so dass eine zuverlässige Erfassung von Betriebs- oder Systemzuständen in Echtzeit und damit bereits auf Basis transienter Übergänge von Systemzuständen mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist. Der modulare Aufbau ermöglicht durch die Gestaltung eines Einbaumoduls auch das Lösen von mehrkriteriellen Fragestellungen. So kann durch die dieser Erfindung innewohnenden Flexibilität in der Gestaltung von Modulen ein Schwingungssensor in einem rotierenden Maschinenteil für die Anwendung günstig in der Drehachse positioniert werden und der Kühlmittelstrom um diese Position konstruktiv umgeleitet werden. Die daraus resultierenden komplexen geometrischen Formen der Sensormodule werden unter Nutzung der Technologien der additiven Fertigung hergestellt und in das jeweilige Gesamtsystem, Vorrichtung, Werkzeugkörper bzw. -aufnahme, das standardisierte Sensormodul eingesetzt.Accordingly, the invention creates a non-stationary and, in particular, modular metrological solution, which is integrated in particular in tool elements (e.g. grinding wheel bodies, conical holders of cutting tools, punching tools) or in a machine tool provided with a tool holder, so that reliable detection of operating or System states in real time and thus already on the basis of transient transitions from system states with little device-related effort is made possible. The modular structure also enables multi-criteria issues to be solved through the design of a built-in module. Due to the flexibility inherent in this invention in the design of modules, a vibration sensor in a rotating machine part can be conveniently positioned in the axis of rotation for the application and the coolant flow can be structurally diverted around this position. The resulting complex geometric shapes of the sensor modules are produced using additive manufacturing technologies and are used in the respective overall system, device, tool body or tool holder, the standardized sensor module.

Wie vorstehend ausgeführt, können die Sensormodule prinzipiell bei beweglichen Maschinenteilen-/-elementen wie Schlitten oder Vorrichtungen, oder aber auch in Werkzeugkörpern von Werkzeugen für die Zerspanung mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden eingesetzt werden. Des Weiteren umfasst der Einsatz der Sensormodule auch Werkzeuge der Umformtechnik, wie Gesenke, Stanzwerkzeuge oder Walzen, in die derartige Sensormodule eingesetzt werden können, um Systemzustände zu erfassen.As stated above, the sensor modules can in principle be used in moving machine parts / elements such as slides or devices, or else in tool bodies of tools for machining with geometrically determined and indefinite cutting edges. Furthermore, the use of the sensor modules also includes tools used in forming technology, such as dies, punching tools or rollers, into which such tools Sensor modules can be used to record system states.

Das erfindungsgemäße Sensormodul hat eine Sensorik, beispielsweise bestehend aus modularen Sensoren zur Erfassung von bei einer Bearbeitung auftretenden Systemzuständen, deren Messsignale über eine Datenübertragungseinrichtung an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Erfindungsgemäß ist somit die Sensorik als bauliche Einheit in ein, vorzugsweise patronenförmiges, Sensormodul, auch als „Patrone“ bezeichnet, integriert, die in eine entsprechend ausgebildete radiale Ausnehmung einer Werkzeugaufnahme oder eines sonstigen Werkzeug- oder Maschinenelementes eingesetzt ist. Erfindungsgemäß kann dieses Sensormodul auf einem Vorschubschlitten, einer Vorrichtung, einem Umformwerkzeug oder einer Schleifscheibe eingesetzt werden kann.The sensor module according to the invention has a sensor system, for example consisting of modular sensors for detecting system states occurring during processing, the measurement signals of which are transmitted to an evaluation unit via a data transmission device. According to the invention, the sensor system is thus integrated as a structural unit in a, preferably cartridge-shaped, sensor module, also referred to as a “cartridge”, which is inserted into a correspondingly designed radial recess of a tool holder or some other tool or machine element. According to the invention, this sensor module can be used on a feed slide, a device, a forming tool or a grinding wheel.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die Sensorik, das heißt zumindest die zur Erfassung der Betriebszustände erforderlichen Sensoren in einem Modul oder zumindest als bauliche Einheit auszubilden und diese in eine entsprechende radiale Ausnehmung eines erfindungsgemäßen Werkzeug- oder Maschinenelementes - vorzugsweise auswechselbar - einzusetzen.According to the invention, it is therefore provided that the sensor system, i.e. at least the sensors required to detect the operating states, is designed in a module or at least as a structural unit and that it is inserted into a corresponding radial recess of a tool or machine element according to the invention, preferably replaceable.

Diese Bauweise ermöglicht es, die Sensorik mit dem Sensormodul vorzumontieren, zu testen und anschließend in die Werkzeugaufnahme oder in die oben genannten Subsysteme einer Bearbeitungsmaschine einzusetzen, so dass der vorrichtungstechnische und fertigungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs geschilderten Lösungen deutlich verringert ist. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es des Weiteren, je nach Fertigungsaufgabe die Werkzeug- oder Maschinenelemente mit unterschiedlichen Sensormodulen auszustatten, so dass jeweils eine im Hinblick auf das verwendete Werkzeug und die verwendeten Fertigungsparameter optimierte Signalerfassung und damit einhergehende Prozessteuerung gewährleistet ist. Dies betrifft insbesondere die Wahl der Sensorik hinsichtlich der Erfassung unterschiedlicher physikalischer Größen bzw. der Auflösung und Empfindlichkeit dieser Sensoren.This design makes it possible to pre-assemble the sensor system with the sensor module, test it and then insert it into the tool holder or into the above-mentioned subsystems of a processing machine, so that the device and manufacturing effort is significantly reduced compared to the solutions described above. The concept according to the invention also makes it possible, depending on the production task, to equip the tool or machine elements with different sensor modules, so that signal detection and associated process control is guaranteed with regard to the tool used and the production parameters used. This applies in particular to the choice of sensors with regard to the detection of different physical quantities or the resolution and sensitivity of these sensors.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist, wie oben erwähnt, eine mechanische Schnittstelle einer Werkzeugaufnahme mit einem Spannkegel, beispielsweise einem HSK ausgeführt, an dem zur werkzeugseitigen Spannvorrichtung hinweisend ein Sensorschaft angesetzt ist, in dem die Ausnehmung für das Sensormodul ausgebildet ist. Weder maschinenseitige noch werkstückseitige Schnittstellen müssen durch diese Ausnehmung konstruktiv verändert werden, sollte ein Sensormodul eingesetzt oder im Sinne der angedachten Flexibilität ausgetauscht werden. Derartige Ausnehmungen (auch Taschen, Aufnahmen, Kammern oder dergleichen genannt) können selbstverständlich auch an den oben genannten sonstigen Werkzeug- und Maschinenelementen vorgesehen werden, um Sensormodule aufzunehmen. Prinzipiell ist es auch möglich, mehrere derartiger Ausnehmungen vorzusehen, die je nach Bedarf mit einem oder mehreren Sensormodulen versehen werden.In one embodiment, as mentioned above, a mechanical interface of a tool holder is designed with a clamping cone, for example an HSK, on which a sensor shaft is attached, pointing to the tool-side clamping device, in which the recess for the sensor module is formed. Neither the machine-side nor the workpiece-side interfaces have to be structurally changed by this recess if a sensor module is to be used or to be replaced in the sense of the intended flexibility. Such recesses (also called pockets, receptacles, chambers or the like) can of course also be provided on the other tool and machine elements mentioned above in order to accommodate sensor modules. In principle, it is also possible to provide a plurality of such recesses, which are provided with one or more sensor modules as required.

Das einzusetzende Sensormodul kann zusätzlich zur Sensorik, die beispielsweise zur Erfassung der Krafteinleitung, der Temperatur und der Beschleunigung (Schwingungen) vorgesehen ist auch die zur Signalverarbeitung erforderliche Sensorelektronik und/oder eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise ein Funkmodul und/oder eine Energieversorgung, wie beispielsweise einen Akkumulator aufnehmen.The sensor module to be used can, in addition to the sensor system, which is provided, for example, for detecting the introduction of force, temperature and acceleration (vibrations), the sensor electronics required for signal processing and / or a transmission device, for example a radio module and / or a power supply, such as an accumulator take up.

Bei einer alternativen Lösung sind die Energieversorgung und/oder die Signalübertragungseinrichtung und/oder die Sensorelektronik in umfangseitige Taschen/Aufnahmen eingesetzt, während die übrigen Komponenten, wie beispielsweise die Sensorik in das erfindungsgemäße Sensormodul integriert sind.In an alternative solution, the power supply and / or the signal transmission device and / or the sensor electronics are inserted into peripheral pockets / receptacles, while the other components, such as the sensor system, are integrated into the sensor module according to the invention.

Die Positionierung dieser Komponenten in den Taschen/Aufnahmen ist optimiert, wenn diese mit einer, beispielsweise T-Nut- oder schwalbenschwanzförmigen, Hinterschneidung ausgebildet sind, durch die die jeweilige Komponente (Energieversorgung, Sensorelektronik, Signalübertragungseinrichtung, ein sonstiger Sensor) vorzugsweise in Radialrichtung, lagefixiert ist. Eine derartige Hinterschneidung kann beispielsweise mittels eines T-Nut-Fräsers ausgebildet werden.The positioning of these components in the pockets / receptacles is optimized if they are designed with an undercut, for example T-slot or dovetail-shaped, through which the respective component (power supply, sensor electronics, signal transmission device, other sensor) is fixed in position, preferably in the radial direction is. Such an undercut can be formed, for example, by means of a T-slot milling cutter.

Bei einem Werkzeugelement kann diese mit einer Hinterschneidung ausgeführte Tasche sich bis in den Bereich eines Greiferrillen-Flansches erstrecken, an dem eine Greiferrille ausgebildet ist.In the case of a tool element, this pocket, which is designed with an undercut, can extend into the region of a gripper groove flange on which a gripper groove is formed.

Die Herstellung der Hinterschneidung ist besonders einfach, wenn ein derartiger Flansch als gesondertes Bauteil nach dem Ausbilden der Tasche auf einen Grundkörper des Maschinen- oder Werkzeugelementes aufgesetzt wird und dabei die Tasche abschnittsweise überdeckt.The production of the undercut is particularly simple if such a flange is placed on a base body of the machine or tool element as a separate component after the pocket has been formed, thereby covering the pocket in sections.

Zur Vereinfachung der Montage des Sensormoduls kann ein Grundkörper der Werkzeugaufnahme in zwei oder mehr Grundkörperteile geteilt sein, die nach dem Ein- oder Ansetzen des Sensormoduls oder zugehöriger Bauelemente zum Grundkörper verbunden werden.To simplify the assembly of the sensor module, a base body of the tool holder can be divided into two or more base body parts, which are connected to the base body after the sensor module or associated components have been inserted or attached.

Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Teilung im Bereich einer Greiferrille.In one embodiment, the division takes place in the area of a gripper groove.

Die Befestigung des Flansches an dem Grundkörper oder das Verbinden der Grundkörperteile kann beispielweise durch Aufschrumpfen, Löten, Schweißen oder in sonstiger Weise erfolgen.The fastening of the flange to the base body or the connection of the base body parts can be done, for example, by shrink fitting, soldering, welding or in some other way.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Sensormodul koaxial zur Achse des Werkzeug- oder Maschinenelementes, beispielsweise der Werkzeugaufnahme bzw. einer Werkzeugspindel angeordnet, so dass die Unwucht minimiert ist und des Weiteren das Einsetzen des Sensormoduls vereinfacht ist. Diese Anordnung ist insbesondere günstig, zumal beispielsweise Beschleunigungssignale nicht durch Fliehkräfte in hohem Maße überlagert werden.In a particularly preferred embodiment, the sensor module is arranged coaxially to the axis of the tool or machine element, for example the tool holder or a tool spindle, so that the imbalance is minimized and the insertion of the sensor module is also simplified. This arrangement is particularly favorable, especially since, for example, acceleration signals are not superimposed to a large extent by centrifugal forces.

In den meisten Fällen ist eine Werkzeugaufnahme mit einer Kühlschmiermittelversorgung (KSM) ausgeführt. Erfindungsgemäß kann sich bei dieser modularen Lösung zumindest ein Teil des KSM-Strömungspfades durch das Sensormodul hindurch erstrecken. Hier ist im Sinne der oben erwähnten Unwuchterscheinung eine symmetrische Gestaltung möglich.In most cases, a tool holder is designed with a cooling lubricant supply (KSM). According to the invention, in this modular solution, at least part of the KSM flow path can extend through the sensor module. In terms of the unbalance phenomenon mentioned above, a symmetrical design is possible here.

Dabei kann beispielsweise die Sensorik zumindest teilweise axial mit Bezug zur Achse der Werkzeugaufnahme ausgerichtet sein, so dass ein Kanal zur Führung des KSM die Sensorik außermittig umlaufend ausgeführt ist. Dabei kann der Kanal, für die symmetrische Anordnung wären es zwei gegenüberliegende, beispielsweise bogenförmig oder mit einer Doppel-S-Form ausgeführt sein.In this case, for example, the sensor system can be at least partially aligned axially with respect to the axis of the tool holder, so that a channel for guiding the KSM extends around the sensor system eccentrically. In this case, the channel, for the symmetrical arrangement there would be two opposite one another, for example curved or with a double S-shape.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept ist die Ausnehmung für das Sensormodul in Radialrichtung orientiert im Maschinen- oder Werkzeugelement ausgeführt sein. Dementsprechend wird dann das Sensormodul in Radialrichtung in die Ausnehmung eingesetzt.According to the inventive concept, the recess for the sensor module is designed to be oriented in the radial direction in the machine or tool element. Accordingly, the sensor module is then inserted into the recess in the radial direction.

Die Lagenpositionierung des Sensormoduls mit Bezug zur Ausnehmung ist vereinfacht, wenn dieses mit einer entsprechenden Indexierung ausgeführt ist.The positional positioning of the sensor module with respect to the recess is simplified if it is designed with a corresponding indexing.

Das Sensormodul kann kraft- oder formschlüssig in der Ausnehmung aufgenommen sein. So lässt sich beispielsweise das Sensormodul per Presspassung einsetzen.The sensor module can be received in the recess with a force fit or a form fit. For example, the sensor module can be used with a press fit.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen das Maschinen- oder Werkzeugelement, beispielsweise die Werkzeugaufnahme oder den Werkzeugkörper oder das Werkzeug, zumindest abschnittsweise in dem Bereich, der das Sensormodul aufnimmt, nach einem generativen Fertigungsverfahren herzustellen.According to an advantageous development of the invention, the machine or tool element, for example the tool holder or the tool body or the tool, is provided at least in sections in the area that accommodates the sensor module using a generative manufacturing method.

Bei einem derartigen generativen Verfahren wird das zu fertigende Bauteil schichtweise aus formlosen oder formneutralen Material - beispielsweise Sintermaterial - unter Ausnutzug physikalischer und / oder chemischer Effekte aufgebaut. Bei einem SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) wird beispielsweise Metallpulver schichtweise aufgetragen und die Schicht mittels eines Lasers aufgeschmolzen und mit den darunter liegenden Schichten verschmolzen, so dass sich auch komplexe Geometrien mit innen oder außen liegenden Verschneidungen ausbilden lassen.In such a generative method, the component to be manufactured is built up in layers from shapeless or shape-neutral material - for example sintered material - using physical and / or chemical effects. In an SLM (Selective Laser Melting) process, for example, metal powder is applied in layers and the layer is melted by means of a laser and fused with the layers below, so that complex geometries with internal or external intersections can also be formed.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Herstellung des Maschinen- oder Werkzeugelementes durch eine Art Hybridbearbeitung, wobei zumindest ein Teilbereich konventionell, beispielsweise durch spanende Bearbeitung gefertigt werden und dann auf diesem konventionell gefertigten Teilbereich nach einem generativen Verfahren, beispielsweise mittels der 3D-Drucktechnik oder des oben genannten SLM-Verfahrens eine das Sensormodul zumindest teilweise aufnehmende Innen- oder Außenstruktur ausgebildet wird.In a further development of the invention, the machine or tool element is manufactured by a type of hybrid machining, with at least one sub-area being manufactured conventionally, for example by machining, and then on this conventionally manufactured sub-area using a generative method, for example using 3D printing technology or the The above-mentioned SLM method is used to form an internal or external structure that at least partially accommodates the sensor module.

Eine mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul ausgeführte Werkzeugmaschine ist mit dem vorbeschriebenen Sensormodul bzw. einem erfindungsgemäßen Werkzeug- oder Maschinenelementen ausgerüstet. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren eine Datenerfassungs- und Auswerteeinheit, über die die Messsignale der Sensorik in Echtzeit verarbeitbar sind und über die Steuersignale - vorzugsweise über eine echtzeitfähige Verbindung - an eine Werkzeugmaschinensteuerung zur Regelung von Prozessparametern übertragen werden.A machine tool designed with the sensor module according to the invention is equipped with the sensor module described above or a tool or machine element according to the invention. The machine tool also has a data acquisition and evaluation unit via which the measurement signals from the sensors can be processed in real time and via the control signals - preferably via a real-time connection - are transmitted to a machine tool controller for regulating process parameters.

Die Anmelderin behält es sich vor, auf die Anordnung der Sensorik in einer sich in Radialrichtung erstreckenden Ausnehmung einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.The applicant reserves the right to make its own independent claim on the arrangement of the sensor system in a recess extending in the radial direction.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Werkzeugaufnahme in einer Seitenansicht;
2 eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme gemäß 1;
3a, 3b Varianten eines in 2 dargestellten Sensormoduls zur Aufnahme einer Sensorik;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine;
5 eine schematische Darstellung eines Steuerungs-/Regelungskonzepts einer mit einer Werkzeugaufnahme ausgeführten Werkzeugmaschine;
6 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 4, wobei eine Tasche mit einer Hinterschneidung ausgeführt ist;
7a, 7b ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Greiferrillen-Flansch als gesondertes Bauteil ausgeführt ist, das auf einen Grundkörper des Maschinen- oder Werkzeugelementes aufgesetzt wird;
8a, 8b eine dreidimensionale Darstellung des Greiferrillen-Flansches und des Grundkörpers gemäß 7;
9a, 9b eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den 7 und 8;
10a, 10b eine dreidimensionale Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 9 und
11 eine Variante einer Werkzeugaufnahme mit geteiltem Grundkörper.

Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:

1 a tool holder in a side view;
2 a sectional exploded view of the tool holder according to 1 ;
3a , 3b Variants of an in 2 Sensor module shown for receiving a sensor system;
4th another embodiment of a machine tool;
5 a schematic representation of a control / regulation concept of a machine tool designed with a tool holder;
6th a variant of the embodiment according to 4th , wherein a pocket is designed with an undercut;
7a , 7b a further embodiment in which a gripper groove flange is designed as a separate component that is placed on a base body of the machine or tool element;
8a , 8b a three-dimensional representation of the gripper groove flange and the base body according to 7th ;
9a , 9b a variant of the embodiment according to 7th and 8th ;
10a , 10b a three-dimensional representation of the embodiment according to 9 and
11 a variant of a tool holder with a split base body.

Im Folgenden wird beispielhaft eine Werkzeugaufnahme 1 beschrieben, die für den Einsatz in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Prinzipiell können derartige Werkzeugaufnahmen jedoch auch an beliebigen Bearbeitungsmaschinen der Zerspanung und der Umformtechnik vorgesehen sein, um dort Prozessparameter wie Kräfte, Beschleunigungen, Temperaturen etc. aufzunehmen. Es sei neben der Zerspanung als ein weiteres Beispiel die Erfassung des Scherschlags bei der Stanzbearbeitung genannt, indem das Sensormodul in dieser Anwendung am Schneidwerkzeug appliziert werden kann.The following is an example of a tool holder 1 described, which is intended for use in a machine tool. In principle, however, such tool holders can also be provided on any processing machines used in machining and forming technology in order to record process parameters such as forces, accelerations, temperatures, etc. there. In addition to machining, another example is the detection of the shear impact during punching, in which the sensor module can be applied to the cutting tool in this application.

Wie vorstehend ausgeführt, können auch sonstige Werkzeug- oder Maschinenelemente mit einem oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Sensormodule ausgeführt sein.As stated above, other tool or machine elements can also be designed with one or more of the sensor modules described below.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Werkzeugaufnahme 1, diese hat als mechanische Schnittstelle zur Werkzeugmaschine einen an einem Grundkörper 3 ausgebildeten Hohlschaftkegel (HSK) 2, der in an sich bekannter Weise zwei Mitnehmernuten 4, 6 am eigentlichen Kegel 8, eine an einem Greiferrillen-Flansch 10 ausgeführte Greiferrille 12 sowie eine nicht dargestellte Indexiernut zur Vereinfachung eines automatischen Werkzeugwechsels aufweist. Der Aufbau derartiger HSK-/Adapter ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Am Grundkörper 3 ist benachbart zu dem HSK 2 ein Sensorschaft 16 angesetzt, der die anhand der 2 und 3 näher erläuterte Sensorik aufnimmt. Die Messsignale dieser Sensorik werden bei der in 1 dargestellten Ausführung über eine Antenne 18 und ein nicht dargestelltes Funkmodul oder eine sonstige Datenübertragungseinrichtung an eine werkzeugmaschinenseitige Auswerteeinheit übertragen. Diese Antenne 18 kann- wie in 1 dargestellt - an der Peripherie im Bereich des Sensorschafts 16, und/oder des Bunds 10, und/oder der Greiferrille 12 angeordnet sein. 1 shows a first embodiment of such a tool holder 1 , this has a mechanical interface to the machine tool on a base body 3 designed hollow shank taper (HSK) 2 , the two driver grooves in a known manner 4th , 6th on the actual cone 8th , one on a gripper groove flange 10 executed gripper groove 12th as well as an indexing groove (not shown) to simplify an automatic tool change. The structure of such HSK / adapter is known, so that further explanations are unnecessary. On the main body 3 is adjacent to the HSK 2 a sensorial community 16 that is based on the 2 and 3 includes sensors explained in more detail. The measurement signals from these sensors are used by the in 1 shown embodiment via an antenna 18th and transmit a radio module (not shown) or some other data transmission device to an evaluation unit on the machine tool side. This antenna 18th can - as in 1 shown - on the periphery in the area of the sensor shaft 16 , and / or the federal government 10 , and / or the gripper groove 12th be arranged.

In der Darstellung gemäß 1 links von dem Sensorschaft 16 ist am Grundkörper 3 eine Spannvorrichtung 20 ausgebildet, über die in an sich bekannter Weise ein gestrichelt angedeutetes Werkzeug 22 gespannt wird.In the representation according to 1 to the left of the sensor shaft 16 is on the main body 3 a jig 20th formed, over which in a known manner a tool indicated by dashed lines 22nd is tensioned.

2 zeigt eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme 1 gemäß 1, wobei die Spannmittel der Spannvorrichtung 20, und die eigentliche Kühl-/Schmiermittelversorgung nicht im Detail dargestellt sind. 2 shows a sectioned exploded view of the tool holder 1 according to 1 , the clamping means of the clamping device 20th , and the actual coolant / lubricant supply are not shown in detail.

Der vorstehend beschriebene HSK 2, der Sensorschaft 16 und die Spannvorrichtung 20 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet. Selbstverständlich ist auch eine modulare Bauweise möglich, bei der die einzelnen Komponenten über geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.The HSK described above 2 , the sensorial community 16 and the jig 20th are formed in one piece in the illustrated embodiment. Of course, a modular design is also possible in which the individual components are connected to one another via suitable connecting means.

An einen Hohlraum des kegelförmig ausgebildeten Hohlschaft 24 des HSK 2 schließt sich im Bereich des Sensorschaftes 16 eine etwa zylindrische Ausnehmung 26 an, die ihrerseits in einen spannvorrichtungsseitigen Spannkegel 28 übergeht. In die etwa zylindrische Ausnehmung 26 wird ein in 2 rechts dargestellte Patrone, das Sensormodul 30, eingesetzt und kraft- oder formschlüssig festgelegt. Dabei kann das Sensormodul 30 beispielsweise über eine Presspassung in der Ausnehmung 26 gehalten werden. Zur Lagepositionierung kann das Sensormodul 30 mit einem Indexvorsprung 32 versehen sein, der passgenau in eine entsprechende Indexfreistellung der Ausnehmung 26 eingreift. Selbstverständlich kann der Vorsprung auch ausnehmungsseitig vorgesehen sein.To a cavity of the conical hollow shaft 24 of the HSK 2 closes in the area of the sensor shaft 16 an approximately cylindrical recess 26th on, which in turn in a clamping device-side clamping cone 28 transforms. In the roughly cylindrical recess 26th becomes an in 2 The cartridge shown on the right, the sensor module 30th , inserted and fixed positively or positively. The sensor module 30th for example via a press fit in the recess 26th being held. The sensor module 30th with an index tab 32 be provided, which fits exactly into a corresponding index exposure of the recess 26th intervenes. Of course, the projection can also be provided on the recess side.

Erfindungsgemäß ist in dem Sensormodul 30 eine Sensorik 34 aufgenommen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Sensorik 34 oder zumindest einer der Sensoren in etwa koaxial zur Achse 36 der Werkzeugaufnahme 1 angeordnet. Auch das in etwa zylinderförmige Sensormodul 30 ist koaxial zur Achse 36 angeordnet. Wie in 2 dargestellt, erfolgt das Einsetzen des Sensormoduls 30 durch den Hohlraum des HSK 2. Im Übergangsbereich zu diesem ist in dem Sensormodul 30 ein Anschluss 38 ausgebildet, der in Fluidverbindung mit einem Kühlschmiermittel (KSM) führenden Rohr 40 bringbar ist. Dieses Kühlschmiermittel wird bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen sich bogenförmig verzweigenden Kanal 42 innerhalb des Sensormoduls 30 um die Sensorik 34 herumgeführt und mündet dann in einem Ausgangsanschluss 44 im Bereich der Spannvorrichtung, so dass das gespannte Werkzeug 22 mit Kühlschmiermittel versorgt wird. Wie oben beschrieben, ist eine günstige Gestaltung symmetrisch ausgeführt, bei der die Sensorik von zwei Kanälen umgeben ist.According to the invention is in the sensor module 30th a sensor system 34 recorded. In the illustrated embodiment, this is sensor technology 34 or at least one of the sensors approximately coaxial to the axis 36 the tool holder 1 arranged. Also the roughly cylindrical sensor module 30th is coaxial with the axis 36 arranged. As in 2 the sensor module is inserted 30th through the cavity of the HSK 2 . In the transition area to this is in the sensor module 30th a connection 38 formed, the pipe leading in fluid connection with a cooling lubricant (KSM) 40 can be brought. This cooling lubricant is used in the in 2 illustrated embodiment via an arcuate branching channel 42 within the sensor module 30th about the sensors 34 led around and then flows into an outlet port 44 in the area of the clamping device so that the clamped tool 22nd is supplied with cooling lubricant. As described above, is a favorable design carried out symmetrically, in which the sensor system is surrounded by two channels.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Sensormodul 30 neben der eigentlichen Sensorik 34, d. h., beispielsweise einem Beschleunigungssensor, einem Temperatursensor und/oder einem Dehnungsmessstreifen oder einem sonstigen Sensor zur Erfassung eines Krafteintrags die zugehörige Sensorelektronik, die in Signalverbindung mit der in 1 sichtbaren Antenne 18 steht. In das Sensormodul 30 kann auch eine Energieversorgung, beispielsweise ein Akkumulatorpaket integriert sein. D. h., abgesehen von der Antenne 18 sind bei diesem Ausführungsbeispiel alle zur Signalerfassung und Signalübertragung zur Antenne 18 erforderlichen Baugruppen in dem Sensormodul 30 integriert, so dass beispielsweise durch Auswechseln des Sensormoduls 30 eine für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang optimierte Sensorik bei unveränderter Werkzeugaufnahme 1 verwendet werden kann.The in 2 The illustrated embodiment contains the sensor module 30th in addition to the actual sensors 34 , ie, for example, an acceleration sensor, a temperature sensor and / or a strain gauge or some other sensor for detecting a force input, the associated sensor electronics, which are in signal connection with the in 1 visible antenna 18th stands. In the sensor module 30th an energy supply, for example a battery pack, can also be integrated. That is, apart from the antenna 18th are in this embodiment all for signal acquisition and signal transmission to the antenna 18th required assemblies in the sensor module 30th integrated so that, for example, by replacing the sensor module 30th a sensor system optimized for the respective machining process with unchanged tool holder 1 can be used.

3a zeigt eine Variante des Sensormoduls 30 gemäß 2. Ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die eigentliche Sensorik 34 mit einem beispielsweise im Bereich der Achse 36 (2) angeordneten Beschleunigungssensor ausgeführt. Der Kanal 42 zur Durchführung des KSM ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht verzweigt, sondern U- oder doppel-S-förmig ausgeführt, so dass die Sensorik 34 vom Kanal 42 umgangen wird. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt dieser eine Fluidverbindung zwischen dem Anschluss 38 und einem Ausgangsanschluss 44 her. In das Sensormodul 30 integriert ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Weiteren eine Energieversorgung, die beispielsweise durch ein Akkumulatorpaket 48 ausgebildet ist. Nicht dargestellt in 3a ist die eigentliche Sensorelektronik, die ebenfalls in das Sensormodul 30 integriert ist. 3a shows a variant of the sensor module 30th according to 2 . The actual sensor system is similar to the previously described exemplary embodiment 34 with one, for example, in the area of the axis 36 ( 2 ) arranged acceleration sensor. The channel 42 to carry out the KSM is not branched in this embodiment, but U-shaped or double-S-shaped, so that the sensor 34 from the canal 42 is bypassed. As in the previously described embodiment, this provides a fluid connection between the connection 38 and an output port 44 here. In the sensor module 30th In the illustrated exemplary embodiment, an energy supply is also integrated, for example through a battery pack 48 is trained. Not shown in 3a is the actual sensor electronics, which are also in the sensor module 30th is integrated.

Diese Sensorelektronik 50 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b sichtbar. Demgemäß ist diese Sensorelektronik 50 durch eine Platine mit der zugehörigen Schaltung ausgebildet. Diese Sensorelektronik 50 umfasst alle Komponenten zur Datenvorverarbeitung, Datenübertragung und Steuerung der Energieversorgung. In 3b sind beispielhaft Anschlusspins 52 für die Antenne 18 ausgebildet, über die die von der Sensorik erfassten Messsignale an eine im Folgenden beschriebene Auswerteeinheit abgegeben werden.This sensor electronics 50 is in the embodiment according to 3b visible. This is sensor electronics accordingly 50 formed by a circuit board with the associated circuit. This sensor electronics 50 includes all components for data preprocessing, data transmission and control of the energy supply. In 3b are exemplary connection pins 52 for the antenna 18th designed, via which the measurement signals detected by the sensor system are output to an evaluation unit described below.

Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel demjenigen aus 3a, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.Otherwise the exemplary embodiment corresponds to that from 3a so that further explanations are unnecessary.

4 zeigt eine Variante einer Werkzeugaufnahme 1, bei der die Ausnehmung 26 im Sensorschaft 16 nicht in Axialrichtung, sondern in Radialrichtung orientiert ist. D. h., bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Sensormodul 30 oder die Sensorik in Radialrichtung in den Sensorschaft 16 eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Integration der Bauelemente in das Sensormodul 30 dahingehend minimalisiert, dass in die radiale Ausnehmung 26 im Wesentlichen nur die Sensorik eingesetzt wird. Die sonstigen Baugruppen, wie beispielsweise die vorbeschriebene Sensorelektronik, die Antenne/Übertragungseinrichtung und/oder die Energieversorgung (Akkupack 48) sind am Umfang des Sensorschafts 16 angeordnet. Hierzu können beispielsweise umfangseitig Taschen 54, 56 vorgesehen sein, in die die jeweiligen Komponenten eingesetzt werden. Zur Vermeidung von Unwuchten kann es auch vorteilhaft sein, die Energieversorgung, beispielsweise das Akkumulatorpaket axial anzuordnen. Die Energieversorgung kann einerseits über das Akkumulatorpaket und/oder aber auch über ein Magnetfeld (Induktion) oder dergleichen erfolgen. 4th shows a variant of a tool holder 1 where the recess 26th in the sensorial community 16 is not oriented in the axial direction, but in the radial direction. That is, in this exemplary embodiment, the sensor module 30th or the sensors in the radial direction in the sensor shaft 16 used. In this exemplary embodiment, the components are integrated into the sensor module 30th minimized to the effect that in the radial recess 26th essentially only the sensors are used. The other assemblies, such as the sensor electronics described above, the antenna / transmission device and / or the energy supply (battery pack 48 ) are on the circumference of the sensor shaft 16 arranged. For this purpose, pockets can be used on the circumference, for example 54 , 56 be provided in which the respective components are used. To avoid imbalances, it can also be advantageous to arrange the energy supply, for example the battery pack, axially. The energy supply can take place on the one hand via the battery pack and / or also via a magnetic field (induction) or the like.

Der Aufbau des HSK 2 und der Spannvorrichtung 20 entspricht dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.The structure of the HSK 2 and the jig 20th corresponds to the embodiment described above, so that reference is made to the above statements in this regard.

5 zeigt ein Blockschaubild der Steuerungs-Regelungsanordnung einer Werkzeugmaschine oder einer sonstigen Bearbeitungsmaschine, die mit der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme 1 ausgeführt ist. Wie vorstehend ausgeführt, erfolgt die Signalübertragung der von der sensorischen Werkzeugaufnahme 1 aufgenommenen, vorverarbeiteten Messsignale vorzugsweise per Funk über einen Sender und die Antenne 18. Werkzeugmaschinenseitig ist ein Empfänger (Transceiver) 58 zum Empfang der per Funk übertragenen Daten vorgesehen. Die Regelungsanordnung ermöglicht eine ad-hoc-Reaktion auf noch nicht eingeschwungene Instabilitätszustände. Dies wird durch eine Echtzeit-Adaptierung von Bearbeitungsparametern, wie beispielsweise Vorschub, Drehzahl usw. umgesetzt, wobei diese Adaptierung in Abhängigkeit von den Prozesszuständen, wie beispielsweise der Vibration oder dem Krafteintrag am Werkzeug umgesetzt wird. Diese Prozesszustände werden über die erfindungsgemäße sensorische Werkzeugaufnahme 1 erfasst und an die Regelungsanordnung übertragen. Diese besteht im Wesentlichen aus einer Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 60, über die - wie vorstehend ausgeführt - die Prozessstabilität beurteilt und ggf. Bearbeitungsparameter verändert werden, sofern diese Prozessstabilität nicht der Vorgabe entspricht. Der Empfänger 58 (Transceiver) ist dabei über einen Echtzeitkanal 70 mit dieser Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 60 verbunden. Eine Konfiguration der Auswerteeinheit 60 erfolgt über eine Konfigurationsverbindung 62. Die Adaption der Bearbeitungsparameter erfolgt dabei auf der Basis der erfassten Prozesszustände, die durch die Auswerteeinheit beurteilt werden. Es können jedoch andere maschineninterne Messdaten sowie Daten einer zusätzlichen externen Sensorik oder Daten aus einer Prozess-Datenbank 68 in die Auswerteeinheit 60 eingehen. 5 shows a block diagram of the control system of a machine tool or other processing machine that is equipped with the tool holder according to the invention 1 is executed. As stated above, the signals are transmitted from the sensory tool holder 1 recorded, preprocessed measurement signals preferably by radio via a transmitter and the antenna 18th . On the machine tool side there is a receiver (transceiver) 58 intended to receive the data transmitted by radio. The control arrangement enables an ad-hoc reaction to instability states that have not yet settled. This is implemented by real-time adaptation of machining parameters, such as feed, speed, etc., with this adaptation being implemented as a function of the process states, such as vibration or the force applied to the tool. These process states are recorded via the sensor-based tool holder according to the invention 1 recorded and transferred to the control arrangement. This essentially consists of a data acquisition and evaluation unit 60 , via which - as explained above - the process stability is assessed and, if necessary, processing parameters are changed, provided that this process stability does not correspond to the specification. The recipient 58 (Transceiver) is thereby via a real-time channel 70 with this data acquisition and evaluation unit 60 tied together. A configuration of the evaluation unit 60 takes place via a configuration connection 62 . The processing parameters are adapted on the basis of the recorded process states, which are assessed by the evaluation unit. However, other machine-internal measurement data as well as data from additional external sensors or data from a process database can be used 68 into the evaluation unit 60 enter.

Die Auswerteeinheit 60 erhält Messdaten des bewegten Sensormoduls, hier der rotierenden sensorischen Werkzeugaufnahme 1, legt diese in einem Pufferspeicher ab und arbeitet zeitnah verschiedene Algorithmen für die Erfassung von Prozesszuständen ab. Sie bildet auch die Schnittstelle zu der genannten Prozessdatenbank. Die verwendeten Algorithmen sind so ausgelegt, dass festgelegt wird, unter welchen Bedingungen ein Eingriff in die NC-Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgt. Ein Teil der Algorithmen ermittelt aus den Messdaten der Werkzeugaufnahme 1 Prozesszustände. Ein anderer Teil der Algorithmen verknüpft diese Prozesszustände mit Bearbeitungsparametern, wie beispielsweise Materialparametern, Benutzereingaben und/oder Prozessdatenbankwerten, um zu entscheiden, ob ein Eingriff zu erfolgen hat. Ein weiterer Teil der Algorithmen adaptiert die Bearbeitungsparameter auf der Basis dieser Daten. Die Prozesszustände beziehen sich dabei vorzugsweise auf die aktuell in Echtzeit gemessenen Daten und nicht auf gesammelte Daten aus anderen Fertigungsläufen. Zusätzlich kann auch unter Verwendung des Ansatzes von Softsensoren aus den Messdaten der Werkzeugaufnahme 1 ein Rückschluss auf sekundäre Prozess- Resultate wie die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks erfolgen.The evaluation unit 60 receives measurement data from the moving sensor module, here the rotating sensory tool holder 1 , stores these in a buffer memory and processes various algorithms for the acquisition of process states in real-time. It also forms the interface to the process database mentioned. The algorithms used are designed in such a way that it is determined under which conditions an intervention in the NC control of the machine tool takes place. Some of the algorithms are determined from the measurement data of the tool holder 1 Process states. Another part of the algorithms links these process states with processing parameters, such as material parameters, user inputs and / or process database values, in order to decide whether an intervention has to take place. Another part of the algorithms adapts the machining parameters on the basis of this data. The process states preferably relate to the data currently measured in real time and not to data collected from other production runs. In addition, using the approach of soft sensors from the measurement data of the tool holder 1 conclusions can be drawn about secondary process results such as the surface quality of the workpiece.

Die Konfiguration des Systems erfolgt über eine nicht zwingend-echtzeitfähige Verbindung, beispielsweise über eine OPC UA-Anwendung und/oder über die Werkzeugmaschinensteuerung beispielsweise mittels M-Befehlen. Die Algorithmen können dabei je nach Bearbeitungsschritt (beispielsweise Schruppen, Schlichten, Feinschlichten) und unterschiedlichen Bauteil-Materialien ausgewählt werden. Es können auf diese Weise auch Eingriffsparameter verändert werden. Zusätzlich kann bei Anwendung von mehreren Auswerteeinheiten die Verknüpfung der einzelnen Sensoren zu den entsprechenden Algorithmen und den resultierenden Prozessparametern bestimmt werden.The system is configured via a connection that is not necessarily real-time, for example via an OPC UA application and / or via the machine tool control, for example using M commands. The algorithms can be selected depending on the machining step (for example roughing, finishing, fine finishing) and different component materials. In this way, intervention parameters can also be changed. In addition, when using several evaluation units, the linking of the individual sensors to the corresponding algorithms and the resulting process parameters can be determined.

Über einen Echtzeitkanal 70 ist die Auswerteeinheit 60 mit der Werkzeugmaschinensteuerung 66 gekoppelt. Dadurch wird eine ad-hoc-Verstellung von Maschinenvorschub und/oder Maschinendrehzahl während der Bearbeitung ermöglicht. Typische Anwendungen sind die Vermeidung und/oder Erkennung von Prozessfehlern, Prozessinstabilitäten, Werkzeugbrüchen und so weiter. Auch ein vorzeitiger Verschleiß des Werkzeugs ist erkennbar - im letztgenannten Fall wird ein Signal zum Werkzeugwechsel generiert. Beim Auftreten einer Prozessinstabilität oder dergleichen werden als Reaktion die Bearbeitungsparameter über die Werkzeugmaschinensteuerung 66 verändert. Zusätzlich können auch Maschinendaten an die Auswerteeinheit 60 übergeben werden, um diese für Analysen heranzuziehen.Via a real-time channel 70 is the evaluation unit 60 with the machine tool control 66 coupled. This enables an ad-hoc adjustment of the machine feed rate and / or machine speed during machining. Typical applications are the avoidance and / or detection of process errors, process instabilities, tool breakages and so on. Premature wear of the tool can also be seen - in the latter case, a signal to change the tool is generated. When a process instability or the like occurs, the machining parameters are reactivated via the machine tool control 66 changes. In addition, machine data can also be sent to the evaluation unit 60 to be used for analysis.

Über die Prozessdatenbank 68 erfolgt eine gemeinsame Dokumentation von Prozesssignalen der Werkzeugaufnahme 1 mit NC-Sätzen, maschineninternen Messdaten sowie Messdaten zusätzlicher externer Sensorik und eröffnet somit die Möglichkeit, eine Vielzahl von für die Maschinensteuerung wesentlichen Daten zu sammeln und zu verwerten. Diese Datensätze ermöglichen es, komplexe Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Fertigungsresultaten zu berechnen und zu analysieren, so dass es auf der Basis einer solchen Prozessdatenbank 68 möglich ist, NC-Programme hinsichtlich der Prozessstabilität zu optimieren.Via the process database 68 a joint documentation of process signals of the tool holder takes place 1 with NC records, machine-internal measurement data as well as measurement data from additional external sensors and thus opens up the possibility of collecting and evaluating a large number of data essential for machine control. These data sets make it possible to calculate and analyze complex relationships between process parameters and production results, so that it is based on such a process database 68 it is possible to optimize NC programs with regard to process stability.

Der Grundaufbau der in 6 dargestellten Werkzeugaufnahme 1 entspricht weitestgehend den in den 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich wesentliche Komponenten erläutert werden und im Übrigen auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann.The basic structure of the in 6th tool holder shown 1 largely corresponds to the 2 and 4th illustrated embodiments, so that only essential components are explained in order to avoid repetition and reference can also be made to the above description.

Demgemäß hat die Werkzeugaufnahme 1 gemäß 6 eine Spannvorrichtung 20, die mit einem inneren Spannkegel 28 ausgeführt ist. An die Spannvorrichtung 20 schließt sich nach rechts hin ein Sensorschaft 16 an, an dem - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 - eine beispielsweise in Radialrichtung orientierte Ausnehmung 26 für das vorstehend beschriebene Sensormodul 30 ausgeführt ist. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mündet die Ausnehmung 26 zur Aufnahme des Sensormoduls 30 in zwei radial außen liegenden Taschen 54, 56, in die eine Energieversorgung oder eine Übertragungseinrichtung oder eine Sensorelektronik oder eine Antenne oder dergleichen eingesetzt werden kann.Accordingly, the tool holder 1 according to 6th a jig 20th that with an inner clamping cone 28 is executed. To the jig 20th a sensor shaft closes to the right 16 on, on which - similar to the embodiment according to 4th - A recess oriented, for example, in the radial direction 26th for the sensor module described above 30th is executed. The in 6th The illustrated embodiment opens into the recess 26th to accommodate the sensor module 30th in two radially outer pockets 54 , 56 , in which a power supply or a transmission device or sensor electronics or an antenna or the like can be used.

An den Sensorschaft 16 schließt sich ein an sich bekannter HSK 2 an, wobei im Übergangsbereich der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 vorgesehen ist.To the sensor shaft 16 is followed by a well-known HSK 2 on, with the gripper groove flange in the transition area 10 with the gripper groove 12th is provided.

Im Unterschied zu dem anhand 4 erläuterten Ausführungsbeispiel endet die Tasche 54 nicht an dem Greiferrillen-Flansch 10, sondern erstreckt sich gemäß 6 in den Bereich hinein, der vom Außenumfang des Greiferrillen-Flansches 10 umgriffen ist. Insbesondere in diesem Bereich wird eine Hinterschneidung 72 ausgebildet, die zur Lagefixierung der in diese Tasche 54 einzusetzenden Komponente beiträgt. Die Hinterschneidung 72 kann beispielsweise mittels eines T-Nut-Fräsers ausgebildet werden. Die sich tief unter die Greiferrille 12 erstreckende Tasche 54 ermöglicht es, eine Vielzahl der gängigen Bauformen mit der Sensorelektronik oder sonstigen Komponenten auszustatten. Zur Herstellung der Hinterschneidung 72 kann beispielsweise die Greiferrille 12 in dem mit dem Bezugszeichen 74 gekennzeichneten Bereich ausgefräst werden, so dass dann die Nut mittels des T-Nut-Fräsers ausgebildet werden kann. Durch diese Hinterschneidung 72 wird eine sehr einfache geometrische Integrationslösung zur Lagepositionierung/-fixierung der außen liegenden Komponenten des Sensormoduls geschaffen.In contrast to the one based on 4th illustrated embodiment ends the bag 54 not on the looper groove flange 10 but extends according to 6th into the area from the outer circumference of the gripper groove flange 10 is encompassed. In this area in particular, there is an undercut 72 designed to fix the position of the in this pocket 54 contributes to the component to be used. The undercut 72 can be formed, for example, by means of a T-slot milling cutter. Which is deep under the gripper groove 12th extending bag 54 makes it possible to equip a large number of common designs with sensor electronics or other components. For making the undercut 72 can for example be the gripper groove 12th in the one with the reference number 74 marked area are milled out so that the groove can then be formed by means of the T-slot cutter. Through this undercut 72 a very simple geometric integration solution for positioning / fixing the position of the external components of the sensor module is created.

Die 7a, 7b zeigen eine Ausführungsform, bei der die Ausbildung der Hinterschneidung 72 für die Tasche 54 vereinfacht ist.the 7a , 7b show an embodiment in which the formation of the undercut 72 for the bag 54 is simplified.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 7a, 7b sind die Spannvorrichtung 20 mit dem Spannkegel 28, der Sensorschaft 16 und der HSK 2 durch den Grundkörper 3 gebildet. Der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 ist als gesondertes Bauteil ausgeführt, das dann nach dem Fräsen der Tasche 54 mit der Hinterschneidung 72 auf diesen Grundkörper 3 aufgesetzt, beispielsweise aufgeschrumpft wird, wobei die Axialposition durch Relativpositionierung einer Stirnfläche 78 zu einer Anlageschulter 80 vorgegeben ist. In dem aufgesetzten Zustand überdeckt der Greiferrillen-Flansch 10 zumindest abschnittsweise die Hinterschneidung 72 der Tasche 54. Diese geteilte Bauform mit einem Grundkörper 3 und einem Greiferrillen-Flansch 10 bietet umfassende Möglichkeiten der Taschengestaltung und damit der Elektronik-Integration. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7b kann im Bereich der Greiferrille 12 ein ausgefräster Bereich 74 vorgesehen sein, der in der Hinterschneidung 72 mündet.In the embodiment according to 7a , 7b are the jig 20th with the clamping cone 28 , the sensorial community 16 and the HSK 2 through the main body 3 educated. The gripper groove flange 10 with the gripper groove 12th is designed as a separate component, which is then after the pocket has been milled 54 with the undercut 72 on this base body 3 placed on, for example shrunk on, the axial position by relative positioning of an end face 78 to a contact shoulder 80 is given. In the attached state, the gripper groove flange covers it 10 at least in sections the undercut 72 the pocket 54 . This split design with a base body 3 and a gripper groove flange 10 offers extensive options for bag design and thus electronics integration. Also in the embodiment according to 7b can be in the area of the gripper groove 12th a milled area 74 be provided in the undercut 72 flows out.

Die 8a, 8b zeigen dreidimensionale Darstellungen des Grundkörpers 76 und des Flansches 10. Man sieht in dieser Darstellung deutlich den ausgefrästen Bereich 74, der die Greiferrille 12 praktisch unterbricht und der sich bis in die Tasche 54 mit der dort ausgebildeten T-Nut-förmigen Hinterschneidung 72 erstreckt. Wie in der Darstellung gemäß 8a erkennbar, erstreckt sich die Tasche 54 bis in den Bereich der radialen Ausnehmung 26, in die das eigentliche Sensormodul 30 eingesetzt ist. Die Breite der Tasche 54 ist dabei etwas größer als diejenige der Ausnehmung 26, so dass sich eine Auflagefläche 82 bildet, auf die die Komponente, beispielsweise die Sensorelektronik, aufgesetzt werden kann. An der Auflagefläche 82 sind Befestigungsausnehmungen 84, beispielsweise Gewindebohrungen oder dergleichen, zur Fixierung der Sensorelektronik oder zur Durchleitung von Signalleitungen vorgesehen. Die Tasche ist im Anschluss an die abschnittsweise ausgebildete, T-Nutförmige Hinterschneidung 72 verbreitert. Die Befestigungsausnehmungen 84 sind in diesem Bereich ausgebildet, der auch das Einsetzen der Elektronikkomponente in die Hinterschneidung 72 vereinfacht.the 8a , 8b show three-dimensional representations of the base body 76 and the flange 10 . You can clearly see the milled area in this illustration 74 that the gripper groove 12th practically interrupts and that extends into your pocket 54 with the T-groove-shaped undercut formed there 72 extends. As shown in the illustration 8a recognizable, the bag extends 54 up to the area of the radial recess 26th , in which the actual sensor module 30th is used. The width of the bag 54 is slightly larger than that of the recess 26th so that there is a support surface 82 forms on which the component, for example the sensor electronics, can be placed. On the support surface 82 are mounting recesses 84 , for example threaded bores or the like, provided for fixing the sensor electronics or for routing signal lines. The pocket is connected to the section-wise, T-slot-shaped undercut 72 widened. The mounting recesses 84 are formed in this area, which also enables the electronic component to be inserted into the undercut 72 simplified.

Die in 8a zum HSK 2 weisende Stirnseite der Tasche 54 ist verrundet. Der ausgefräste Bereich 74 hat eine entsprechend verrundete Innenstirnfläche.In the 8a to the HSK 2 facing front of the bag 54 is rounded. The milled area 74 has a correspondingly rounded inner face.

Die 9a, 9b und 10a, 10b zeigen eine Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels. Dabei ist am Grundkörper 3 ein etwa ringförmig umlaufender Anschlagbund 85 ausgeformt, der als Anlagefläche für die in 9b linke Stirnfläche 86 des Flansches 10 ausgebildet ist, so dass dieser in Axialrichtung zuverlässig lagefixiert ist.the 9a , 9b and 10a , 10b show a variant of the embodiment described above. It is on the main body 3 an approximately ring-shaped circumferential stop collar 85 formed as a contact surface for the in 9b left face 86 of the flange 10 is designed so that it is reliably fixed in position in the axial direction.

10a, 10b zeigen wiederum dreidimensionale Darstellungen des Grundkörpers 3 und des Flansches 10. Wie dieser Darstellung entnehmbar ist, wird der Anschlagbund 85 durch den Mündungsbereich der Tasche 54 unterbrochen und umgreift im Übrigen den Grundkörper 3, genauer gesagt den Sensorschaft 16. 10a , 10b again show three-dimensional representations of the base body 3 and the flange 10 . As can be seen from this illustration, the stop collar is 85 through the mouth area of the pocket 54 interrupted and encompasses the rest of the body 3 , more precisely the sensor shaft 16 .

Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß den 9a, 9b und 10a, 10b dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.Otherwise, the exemplary embodiment corresponds to FIG 9a , 9b and 10a , 10b the embodiment described above, so that further explanations are unnecessary.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 bis 10 mündet - wie erläutert - die Aufnahme 26 für das Sensormodul 30 in den oder der Tasche(n) 54, 56. Prinzipiell kann natürlich auch die Tasche 56 oder sonstige Taschen mit einer Hinterschneidung zur Lagefixierung einer Elektronikkomponente oder dergleichen ausgeführt sein. Anstelle der beschriebenen T-Nut-Hinterschneidung können selbstverständlich auch andere Hinterschneidungsformen, beispielsweise eine schwalbenschwanzförmige Hinterschneidung oder dergleichen ausgebildet werden.In the embodiments according to 6th until 10 ends - as explained - the recording 26th for the sensor module 30th in the pocket (s) 54, 56. In principle, of course, the pocket 56 or other pockets with an undercut to fix the position of an electronic component or the like. Instead of the T-slot undercut described, other undercut shapes, for example a dovetail-shaped undercut or the like, can of course also be formed.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 6 ist der Grundkörper 3 der Werkzeugaufnahme monolithisch als Einzelteil ausgeführt. Anhand der 7 bis 10 werden Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 als gesondertes Bauteil ausgeführt ist und dann mit dem eigentlichen Grundkörper 3 verbunden wird.In the embodiments according to 1 until 6th is the basic body 3 the tool holder monolithically designed as a single part. Based on 7th until 10 Embodiments are explained in which the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12th is designed as a separate component and then with the actual base body 3 connected.

11 zeigt eine Variante, bei der der Grundkörper 3 in zwei Grundkörperteile 88, 90 geteilt ist, die sich zum Grundkörper 3 ergänzen. An dem in 11 oben liegenden Grundkörperteil 88 ist der Greiferrillen-Flansch 10 ausgebildet, in dessen Bereich eine Innenumfangsfläche des Grundkörperteils 88 zu einer Aufnahme 92 erweitert, in die ein Axialvorsprung 94 des in 11 unten liegenden Grundkörperteils 88 eintaucht. Dieser Axialvorsprung 94 hat eine Radialschulter 96, auf der eine Ringstirnfläche 98 des Greiferrillen-Flanschs 10 beziehungsweise des Grundkörperteils 88 aufsitzt, so dass beide Grundkörperteile 88, 90 sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung zueinander lagepositioniert sind. 11 shows a variant in which the base body 3 in two main body parts 88 , 90 is divided, which becomes the basic body 3 add to. At the in 11 upper body part 88 is the gripper groove flange 10 formed, in the area of which an inner circumferential surface of the base body part 88 to a recording 92 expanded into which an axial projection 94 of the in 11 lower part of the main body 88 immersed. This axial projection 94 Has a radial shoulder 96 , on which a ring face 98 of the looper groove flange 10 or the main body part 88 sits up so that both body parts 88 , 90 are positioned in relation to one another both in the radial direction and in the axial direction.

Vor der Montage des Sensormoduls 30 mit der eigentlichen Sensorik 34 ist der Grundkörper 3 geteilt, so dass diese Bauelemente auf einfache Weise in das axial offene Grundkörperteil 90 eingesetzt werden können. Nach der Montage wird dann das obere Grundkörperteil 88 aufgesetzt und mit dem unteren Grundkörperteil 90 verbunden.Before installing the sensor module 30th with the actual sensors 34 is the basic body 3 divided, so that these components in a simple manner in the axially open main body part 90 can be used. After assembly, the upper body part is then 88 put on and with the lower body part 90 tied together.

Dieses Verbinden kann beispielsweise durch Aufschrumpfen erfolgen, wobei das unten liegende Grundkörperteil 90 beispielsweise mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird und/oder durch eine stoffschlüssiges Verfahren, beispielsweise durch Verschweißen mittels Laser oder Elektronenstrahl verbunden werden.This connection can be done, for example, by shrinking on, with the base body part lying below 90 is cooled, for example, with liquid nitrogen and / or connected by a cohesive process, for example by welding using a laser or electron beam.

Anstelle der vorbeschriebenen gestuften Trennflächenverlaufs zwischen den beiden Grundkörperteilen 88, 90 kann selbstverständlich auch ein anderer Verlauf verwendet werden. Bei komplexen Lösungen kann der Grundkörper 3 auch in mehr als zwei Teile geteilt werden, um die Montage des Sensormoduls 30 in der Ausnehmung 26 zu vereinfachen. Prinzipiell ist es auch möglich, durch die Teilung des Grundkörpers 3 die Kanäle zur Führung des KSM auf einfache Weise auszubilden, indem in der Trennebene beidseitig jeweils ein Teil der Kanalstruktur ausgebildet wird, so dass dann beim vorbeschriebenen Zusammenfügen der Grundkörperteile 88, 90 auch komplexe Kanalverläufe ausgebildet werden können.Instead of the stepped separation surface course described above between the two main body parts 88 , 90 a different course can of course also be used. In the case of complex solutions, the base body can 3 can also be divided into more than two parts to facilitate the assembly of the sensor module 30th in the recess 26th to simplify. In principle, it is also possible by dividing the base body 3 to form the channels for guiding the KSM in a simple manner in that a part of the channel structure is formed on both sides in the parting plane, so that when the basic body parts are joined together as described above 88 , 90 complex canal courses can also be formed.

Selbstverständlich kann die vorbeschriebene Teilung des Grundkörpers 3 auch bei den eingangs erläuterten Ausführungsbeispielen realisiert sein.Of course, the above-described division of the base body 3 can also be implemented in the exemplary embodiments explained at the beginning.

Wie eingangs erläutert, kann der Grundkörper 3 des Maschinen- oder Werkzeugelementes oder ein sonstiges Bauelement zur Aufnahme des Sensormoduls 30 zumindest abschnittsweise nach einem generativen Verfahren, beispielsweise durch Lasersintern oder durch 3D-Drucktechnik ausgebildet werden. Bei der vorbeschriebenen Werkzeugaufnahme kann beispielsweise der Kegelteil mit dem HSK sowie dem mit der Greiferrille 12 ausgebildeten Bund 10 konventionell gefertigt werden. Auf diesen Rohling wird dann mittels des generativen Verfahrens die komplexe Struktur zur Aufnahme des Sensormoduls 30 aufgebaut.As explained at the beginning, the base body can 3 of the machine or tool element or some other component for receiving the sensor module 30th be formed at least in sections according to a generative method, for example by laser sintering or by 3D printing technology. In the case of the tool holder described above, for example, the conical part with the HSK and the one with the gripper groove 12th trained covenant 10 can be manufactured conventionally. The complex structure for receiving the sensor module is then applied to this blank by means of the generative process 30th built up.

Prinzipiell ist es auch möglich, die gesamte Werkzeugaufnahme 1 mit dem Grundkörper 3, dem Kegel 8, dem daran ausgeführten Bund 10 und der Greiferrille 12 nach einem generativen Fertigungsverfahren auszubilden.In principle, it is also possible to use the entire tool holder 1 with the main body 3 , the cone 8th , the covenant executed on it 10 and the gripper groove 12th to be trained according to a generative manufacturing process.

Offenbart sind Sensormodule für z.B. eine Werkzeugaufnahme, bei der die Sensorik als bauliche Einheit integriert ist und mit derartigen Sensormodulen ausgeführte Werkzeug- oder Maschinenelemente sowie eine Bearbeitungs-/Werkzeugmaschine mit einem derartigen Sensormodul.Sensor modules are disclosed for e.g. a tool holder in which the sensor system is integrated as a structural unit and tool or machine elements implemented with such sensor modules as well as a machining / machine tool with such a sensor module.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: WerkzeugaufnahmeTool holder
22: Hohlschaftkegel (HSK)Hollow taper shank (HSK)
33: GrundkörperBase body
44th: MitnehmernutDriving groove
66th: MitnehmernutDriving groove
88th: Kegelcone
1010: BundFederation
1212th: GreiferrilleGripper groove
1616: SensorschaftSensory shaft
1818th: Antenneantenna
2020th: SpannvorrichtungJig
2222nd: Werkzeugtool
2424: HohlschaftHollow shaft
2626th: AusnehmungRecess
2828: SpannkegelClamping cone
3030th: SensormodulSensor module
3232: IndexvorsprungIndex lead
3434: SensorikSensors
3636: DrehachseAxis of rotation
3838: Anschluss KSMConnection KSM
4040: KühlschmiermittelrohrCoolant pipe
4242: Kanalchannel
4444: AusgangsanschlussOutput connector
4848: AkkumulatorpaketBattery pack
5050: SensorelektronikSensor electronics
5252: AnschlusspinsConnection pins
5454: Taschebag
5656: Taschebag
5858: Empfänger/TransceiverReceiver / transceiver
6060: AuswerteeinheitEvaluation unit
6262: KonfigurationsverbindungConfiguration connection
6666: WerkzeugmaschinensteuerungMachine tool control
6868: ProzessdatenbankProcess database
7070: EchtzeitkanalReal-time channel
7272: HinterschneidungUndercut
7474: ausgefräster Bereichmilled area
7878: StirnflächeFace
8080: AnlageschulterContact shoulder
8282: AuflageflächeSupport surface
8484: BefestigungsausnehmungMounting recess
8585: AnschlagbundStop collar
8686: linke Stirnflächeleft face
8888: GrundkörperteilBody part
9090: GrundkörperteilBody part
9292: Aufnahmerecording
9494: AxialvorsprungAxial projection
9696: RadialschulterRadial shoulder
9898: RingstirnflächeRing face

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2017/068158 A1 [0003]
DE 102006030834 A1 [0003]

Claims

Sensor module for a machine tool or processing unit, with a sensor system (34) for detecting system or operating states occurring during processing of a workpiece (22) and with a data transmission device for transmitting measurement signals from the sensor system (34) to an evaluation unit (60), wherein the sensor module (30) designed as a structural unit is designed into a radial recess (26) of a tool holder (1) or of a tool body of a turning or milling tool or a tool used in forming technology, such as a roller, a deep-drawing tool or a punching tool, or to be inserted into a recess on a machine element that can be adjusted with such a tool holder or such a tool element or that supports it, such as a feed slide and with a channel (42) for the passage of cooling lubricant from the interface to the clamping device (20), the sensor system (34) preferably being at least partially arranged in an axis of rotation and the channel (42) running around the sensor system (34).

Sensor module Claim 1 , into which a sensor system (34) and / or sensor electronics (50) and / or the transmission device and / or an energy supply are integrated.

Machine or tool element, preferably a tool holder (1), with a clamping device (20) for a tool (22) and with a mechanical interface for a machine tool or Tool body of a turning or milling tool or a grinding wheel or tool body of a tool in forming technology, such as a roller, a deep-drawing tool or a punching tool or a machine element of a machine tool that adjusts or carries such tool elements, such as a feed slide, with a recess (26) for receiving a sensor module (30) according to one of the preceding claims, wherein the recess (26) is designed radially in the sensor shaft (16) or a component of the tool or machine element (1), so that the sensor module ( 30) can be used radially.

Machine or tool element Claim 3 , the interface being a clamping cone, for example a hollow shaft cone (HSK) (2), to which a sensor shaft (16) is attached towards the clamping device (20), in which the recess (26) is formed.

Machine or tool element Claim 3 or 4th , wherein a power supply and / or the transmission device and / or an antenna and / or sensor electronics are inserted into peripheral pockets (54, 56) of a sensor shaft (16).

Machine or tool element Claim 5 , the pocket (54, 56) being designed at least in sections with an undercut (72), preferably in the form of a T-slot.

Machine or tool element Claim 6 , wherein the pocket (54, 56) extends into a region of a gripper groove flange (10) with a gripper groove (12).

Machine or tool element according to one of the Claims 3 until 7th , with an indexing for positional positioning of the sensor module (30) in the recess (26).

Machine or tool element according to one of the Claims 3 until 8th , wherein the tool holder (1) or the tool body or the machine element has a base body (3) which is divided for inserting or attaching the sensor module (30) or associated components, with base body parts (88, 90) after being inserted or attached can be connected to the base body (3).

Machine or tool element Claim 9 , wherein the base body (3) is divided in the area of a gripper groove (12).

Machine or tool element Claim 9 or 10 , wherein the gripper groove flange (10) is applied as a separate component to a base body (76).

Machine or tool element according to one of the Claims 9 until 11 , the contact area of the base body parts (88, 90) being stepped in the area of the division.

Machine or tool element according to one of the Claims 3 until 12th , wherein at least one base body (3), in which the sensor module (30) is received at least in sections, is manufactured according to a generative manufacturing process.